大型风能发电机组传动系统故障分析与评价

【摘要】：风力发电机是利用风能驱动发电机,将机械能转化为电能的大型机组。经过20年的发展,我国已在该领域处于领先水平。 大型风能发电机组传动系统的故障是风机运行中的主要问题,尤其是齿轮箱的故障,占到了整个故障很大的百分比。风力发电机组的传动系统主要是由风轮转子、低速轴、齿轮箱、高速轴和发电机转子构成的。主轴,扭力轴是传动系统中很重要的部件,通过现有的疲劳理论对关键部件进行疲劳寿命预测,从而找到整个传动系统故障预测方法。 本文利用ug,adams,ansysworkbench等软件对风力发电机进行了静力学,动力学,疲劳寿命分析,将疲劳理论与有限元分析软件结合起来,验证了实验数据的合理性。利用ansysworkbench对齿轮箱关键部件的模态分析,得到了传动轴,关键齿轮的寿命,疲劳破坏,等效交变应力,安全系数等相关云图。 今后研究将从动力学角度出发研究故障原因及其状态效应。在大型风能发电机组故障敏感参数及特征提取的基础上,进行风能发电机组传动系统故障预测评估。 【关键词】：大型风力发电机 增速齿轮箱 ADAMS 疲劳分析 ANSYSWokbench 故障预测
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题来源8
• 1.2 风力发电机组传动系统8-10
• 1.3 风力发电机组传动系统失效与故障类型10-13
• 1.4 风力发电机组传动系统故障分析研究的意义与内容13-15
• 1.4.1 论文研究的意义13-14
• 1.4.2 论文的主要研究内容14-15
• 2 风力发电机组传动系统关键部件失效分析15-38
• 2.1 传动系统的基本参数15-16
• 2.2 主轴故障分析16-18
• 2.2.1 主轴静力学失效分析16-17
• 2.2.2 主轴的故障预测与评价17-18
• 2.3 主轴轴承的失效分析18-20
• 2.3.1 主轴轴承静力学失效分析18-19
• 2.3.2 主轴轴承故障分析与评价19-20
• 2.4 扭力轴疲劳故障分析20-24
• 2.4.1 扭力轴静力学失效分析20-23
• 2.4.2 扭力轴的故障预测与评价23-24
• 2.5 关键齿轮的疲劳故障分析24-28
• 2.5.1 利用疲劳理论进行关键齿轮失效分析24-27
• 2.5.2 关键齿轮故障分析与评价27-28
• 2.6 关键齿轮接触故障分析28-31
• 2.6.1 利用ansys 对齿轮进行接触故障分析28-29
• 2.6.2 齿轮接触故障分析与评价29-31
• 2.7 利用模态分析对传动系统关键部件进行故障分析31-37
• 2.7.1 传动系统关键零部件模态分析31-35
• 2.7.2 基于模态分析的关键部件的故障预测与评价35-37
• 2.8 本章小结37-38
• 3 风力发电机组传动系统动力学失效分析38-57
• 3.1 Adams 软件计算方法38-41
• 3.2 柔性体理论在传动系统故障中的应用41-43
• 3.2.1 柔性体的空间坐标41-42
• 3.2.2 柔体动力学计算公式42-43
• 3.3 基于adams 风力机传动系统关键齿轮故障分析43-49
• 3.3.1 风力机关键齿轮模态中性文件44
• 3.3.2 风力机关键齿轮模态中性文件生成方法44-46
• 3.3.3 风力机关键柔性体斜齿轮的模态分析46-49
• 3.3.4 基于Adams 模态分析对关键齿轮进行故障分析与评价49
• 3.4 传动系统动力学故障分析49-56
• 3.4.1 基于Adams 传动系统动力学故障分析49-56
• 3.4.2 传动系统动力学失效分析56
• 3.5 本章小结56-57
• 4 风力发电机组传动系统整体故障分析与评价57-79
• 4.1 风机传动系统的故障敏感参数及故障点57-60
• 4.1.1 传动系统敏感参数提取57-59
• 4.1.2 传动系统故障点的类型及监控措施59-60
• 4.2 基于Ansysworkbench 风力发电机传动系统关键部件随机振动分析60-66
• 4.2.1 主轴振动分析60-61
• 4.2.2 行星架振动分析61-62
• 4.2.3 扭力轴振动分析62-64
• 4.2.4 5 号斜齿轮振动分析64-65
• 4.2.5 底座振动分析65-66
• 4.3 风力发电机齿轮箱零部件参数优化66-70
• 4.4 基于Ansysworkbench 风机传动系统关键部件优化分析70-74
• 4.4.1 主轴优化分析71-72
• 4.4.2 主轴轴承优化分析72-73
• 4.4.3 底座优化分析73-74
• 4.5 风力发电机传动系统运行可靠性和稳定性分析74-76
• 4.5.1 风机传动运行可靠性分析74-75
• 4.5.2 风机传动运行稳定性分析75-76
• 4.6 基于MATLAB 风机传动系统仿真分析76-78
• 4.7 风力发电机组传动系统整体故障分析与评价78-79
• 5 总结与展望79-81
• 5.1 全文总结79
• 5.2 下段工作展望79-81
• 参考文献81-83
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况83-84
• 致谢84

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